顶板支护条件下的切顶工程优化研究及应用

以金厂河ZnV3矿体阶段空场嗣后充填采场顶部切顶条柱稳定性为研究对象,通过分析采场在不同阶段应力状态的分布规律,结合顶板破碎围岩锚固支护的现状,为提升条柱的稳定性,采用理论分析和数值模拟相结合的方法进行研究分析。研究结果表明:切顶联络道两侧交替布置4 m宽凿岩硐室、3 m宽条柱的优化方案,能有效分担应力集中作用对条柱的影响,极大提高了条柱的稳定性;优化方案改变了顶板支护区域,进一步提高了空区后顶板的稳定性。根据研究成果开展了工业试验,验证了优化方案的可行性,对安全生产具有重要意义,可在矿山进行应用。切顶工程的优化,在提高条柱稳定性的情况下,进一步提高了顶板的稳定性,可为类似矿山提供借鉴。

五立铁矿采场结构优化数值模拟

合理的采场结构参数是实现矿山安全高效开采的重要前提。针对五立铁矿的矿岩条件,设计采用阶段空场嗣后充填法开采围岩稳固的厚大矿体。以此为工程背景,采用Mathews稳定图法与FLAC^(3D)数值模拟相结合的方法对采场结构参数进行优化研究。首先利用Mathews稳定图法初步选定采场结构参数,计算得出采场临界跨度为22m;然后通过改变采场跨度,借助FLAC^(3D)数值模拟软件进行优化分析,得出16 m和18 m的矿房跨度下,矿房可以保持稳定,因此建议矿房跨度小于18 m。

阶段空场嗣后充填采场稳定性分析:模型及试验研究

针对龙湾铁矿阶段空场嗣后充填采矿过程中充填体及围岩稳定性问题,利用相似模拟试验,监测矿块开挖和采场充填过程中采场及其围岩位移场的演化规律;将充填采场简化为薄板力学模型,导入COMSOL Multiphysics软件平台进行数值分析。将数值计算结果与相似模拟结果进行对比,发现二者比较吻合,表明模型计算所得的位移和应变规律基本符合实际。研究结果显示,采场稳定性与矿体强度、充填体强度、采场完整性等因素密切相关。本研究得出的充填采场及其围岩的位移场和应变场分布演化规律,能够为类似矿山的充填采矿作业提供参考依据和数据支持。

急倾斜中厚矿体阶段空场嗣后膏体充填及其稳定性模拟

为了实现七角井铁矿急倾斜中厚矿体的安全回采,设计了阶段空场嗣后膏体充填法,并采用FLAC3D对开采和充填前后的采场稳定性进行了数值模拟。结果表明:分段凿岩、阶段出矿及低强度膏体充填适用于稳固型的急倾斜中厚矿体开采,矿石回收率82%,贫化率8%,矿块生产能力900~1 200t/d。膏体充填以全尾砂、干抛尾、水泥、粉煤灰为主要原料,充填体浓度77%~79%,灰砂比1∶30~1∶15。采场在不充填条件下难以维持长期稳定,膏体充填控制了矿柱水平位移,减缓了顶板下沉及应力集中,有效维护了采场安全性。

思山岭铁矿超深超大规模开采工艺与思考

超深超大规模(双超)开采是未来矿石资源开发的发展趋势之一。为给未来国内双超矿山生产建设提供参考依据与指明研究方向,针对国内首个双超矿山——思山岭铁矿采用的大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿工艺,分析了开拓—采准—切割—回采、矿块通风、矿块充填工艺布置与相关参数等方面遇到的问题,从岩石力学角度提出了双超矿山生产建设需要关注的重点问题,包括真三轴岩体力学、地压监测、高应力岩体大规模爆破、开采全过程模拟与回采顺序工艺优化等。提出了双超矿山生产建设重点关注的研究方向,包括TBM+钻爆法联合开采工艺、充填增阻发电技术、连续出矿工艺、电爆破破岩技术等,可为后续的双超矿山建设提供参考。

阶段空场嗣后充填采矿法采场跨度及回采顺序优化研究

矿山开采随浅部资源的消耗而逐渐向深部发展,为了选取最优的采场参数及回采顺序,利用FLAC_(3D)软件对某矿阶段空场嗣后充填采矿法在不同采场跨度和不同回采顺序条件下的采场稳定性进行了模拟分析。结果表明:跨度为16 m、18 m、20 m和22 m的一步骤采场开采后的应力、位移和塑性区位置分布基本相同,其中20 m和22 m跨度的采场在矿体上下盘出现较大的塑性区。二步骤回采矿柱时,跨度为18 m、20 m和22 m的矿柱采场的两侧充填体下部拉应力均超过充填体抗拉强度,会导致该区域充填体破坏。考虑现场实际情况,最终选取一步骤采场跨度和矿柱跨度均为16 m,最优回采顺序为“隔一采一”。

不良充填体条件下Ⅱ步骤采场结构参数优化

安徽芜湖和成矿业主矿体采用分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法回采,Ⅱ步骤采场回采进度因Ⅰ步骤采场充填质量问题而严重滞后。为安全高效回采不良充填体条件下的Ⅱ步骤采场,推荐Ⅱ步骤采场采用分段凿岩低阶段空场嗣后充填采矿法,利用FLAC;软件与Rhino建模软件对6种不同采场结构参数方案进行数值模拟研究,确定的最优采场结构参数为:当Ⅱ步骤采场两侧充填体强度为一侧大于2 MPa,另一侧小于2 MPa、大于1 MPa时,护壁厚度为3 m,顶柱厚度为5 m,间柱厚度为5 m;当Ⅱ步骤采场两侧充填体强度均小于1 MPa时,护壁厚度为3 m,顶柱厚度为6 m,间柱厚度为4 m。研究结果可为同类型矿山不良充填体条件下的Ⅱ步骤采场回采提供借鉴。

不良矿岩条件下大直径深孔空场嗣后充填采矿技术特征与提升方向

大直径深孔采矿嗣后充填采矿法是一种高效率、低成本的采矿方法,矿岩稳固性好,空场结构参数不宜过大是其应用成功的基本前提。福建紫金山金铜矿在矿岩最大抗压强度只有66MPa、水平构造应力高达30 MPa、综合岩体质量指标为Ⅲ~Ⅳ级的不利条件下,开创了50 m段高、15m跨度、70m全厚度一次采矿嗣后充填的先例,形成了不良岩体环境下应用该种采矿工艺的主要技术,并结合当代采矿技术发展趋势,提出了该采矿方法今后的发展方向与改进方案,值得国内外同行借鉴。

分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿工艺优化研究

莱新铁矿应用单侧推进的分段凿岩阶段空场嗣后充填法开采厚大矿体,存在生产能力低、损失率高等问题。结合现场生产现状和矿体开采条件,对目前应用的采矿方法进行优化设计,并在现场进行工业试验。试验结果表明,与原先应用的单侧推进的分段凿岩阶段空场嗣后充填法相比,优化后的采场结构参数与布置方式可以使采场生产能力提高112%,矿石回采率提高3%,出矿成本下降18%(5.71元/t),获得了良好的技术经济指标。

地下金属矿山阶段空场凿岩方式的探讨

对分段凿岩、大直径垂直深孔以及下向扇形深孔3种不同凿岩方式的技术经济指标、采切成本、穿爆成本进行比较,发现下向扇形深孔在回采成本方面具有较大优势,且矿块生产能力与大直径垂直深孔相当,为地下金属矿山实现降本增效提供了一种有效途径;对不同凿岩方式所采用的凿岩设备投资进行比较,发现在满足矿山生产要求的前提下,采用国产设备在设备投资方面具有较大的优势。